谈谈现阶段土木工程施工中的钢纤维混凝土技术

      摘 要：钢纤维混凝土以其优良的力学性能，在土木工程中发挥着举足轻重的作用。在钢纤维混凝土技术于我国迅速推广的情况下，我们有必要对其进行一些研究及归纳总结。本文主要阐述了钢纤维混凝土优越性能，以及钢纤维混凝土技术在一些土木工程中的重要作用。
      钢纤维混凝土，即在普通混凝土中添加适量钢纤维，然后加以搅拌混合形成的一种新型的多相复合材料。这种混凝土与普通混凝土相比，具有非常优越的性能，同时加工简单，性价比相对较高，在土木工程中得到广泛推广。
      一、钢纤维混凝土的优越性能
      1. 钢纤维混凝土比普通混凝土的抗剪强度高50%。科学工作者采用了很多实验，通过对钢纤维混凝土抗剪强度的试验测试表明：钢纤维混凝土的抗剪强度是随钢纤维体积的增大而增大，随水灰比的增大而减小的。
      2.钢纤维混凝土抗压性能优于普通混凝土。科学试验表明，混凝土的抗压强度是好是坏，主要取决于混合料的搅拌情况和钢纤维的含量参数，只有参数合理，搅拌成型才能提升混凝土的抗压性能。所以，并不是在所有情况下钢纤维都有利于混凝土抗压能力的提高，含量过高或过低都会影响抗压性能。
      3. 钢纤维混凝土比普通混凝土高2倍以上的耐冲击性，而其影响弯曲韧性的性能高出几倍。混凝土的抗冲击性能是混凝土材料在外部势力的打击和碰撞下，可抵抗破坏性的程度。
      4．与普通混凝土相比，钢纤维混凝土弯曲性能有着40％以上的增幅。这个特性，直接影响着钢纤维混凝土在机场跑道、桥梁、高层建筑的应用。这是因为，钢纤维混凝土的韧性比普通混凝土强的多，可以大大提高工程应对地震等灾害的能力。
      5. 与普通混凝土相比，钢纤维混凝土的抗拉性能也有着超过25％的增幅。众所周知，衡量混凝土品质好坏的一个重要指标是混凝土抗拉性能，由此可见，通过钢纤维的加入，混凝土的整体性能得到了大大提升。通常，影响钢纤维混凝土抗拉性能的因素有：水灰比、集料最大粒径以及取决于纤维分布等等。另外在荷载上，钢纤维混凝土的极限荷载比开裂荷载要大，而普通混凝土则两者基本一致。而混凝土中钢纤维体积越大，初裂和极裂荷载以及韧性也相应越大。一般来说，钢纤维混凝土的初裂和极限荷载比值在0.8~1.0 之间，在钢纤维体积率一样的前提下，抗拉强度只受钢纤维长度的影响，即钢纤维越长，抗拉性能越高；而如果钢纤维体积和长度相同时，抗拉强度与钢纤维的直径成反比，即钢纤维直径越小，混凝土抗拉强度反而越高。
当然，钢纤维混凝土的优越性能不止这些。但我们已经看到，钢纤维混凝土相对于普通混凝土的巨大优越作用。同时，钢纤维混凝土施工简单，材料性价比相对较高，在土木工程中得到广泛使用。
      二、钢纤维混凝土在土木工程中的运用
      1.钢纤维混凝土在高层建筑中的运用。高层建筑怎样应对地震灾害，一直是学术界关注的重点。而钢纤维混凝土的引入，带来了一些进步。在高层建筑的局部重点位置以钢纤维混凝土代替普通混凝土施工，可以使高层建筑物的整体抗震性能得到明显提高。主要体现在四个方面：（1）在高层建筑梁柱节点中的应用。钢纤维混凝土梁柱节点不论是在耗能能力、强度和刚度以及梁钢筋的粘结锚固等诸多方面都有很强的优势，在混凝土框架上，钢纤维混凝土的梁柱节点框架比普通混凝土框架在延展性上提高57％，荷载承载力提高15％。这样，既可以有效提高节点的抗震性能，又缓解了以往节点钢筋密度过大、施工困难的难题。我国研究者研究出的扁梁结构十分适用于高层建筑建设，对钢纤维混凝土的抗震性能研究方面取得了很大的突破。（2）在联肢墙洞口的连梁中的应用。研究表明: 如果联肢墙上具备强度和刚度性能良好、变形能力强的连梁，可以极大的减轻地震对建筑主体结构的破坏，达到抗震设防的目标。然而事实上，连梁跨高比一般都比较小，延性较弱，很容易发生剪切破坏，起不到抗震目的，因此如何提高高层建筑联肢墙连梁的延性也成为建筑学界关注的问题。实验发现：短梁混凝土中加入1％左右的钢纤维，能够极大的改善混凝土的粘结条件和延性，提升短梁的抗剪能力，使原本极易发生剪切脆性破坏的短梁，在遭遇外力时改变为发生弯曲破坏，从而极大的提高了短梁抗震能力。（3）对改善高强混凝土柱延性的应用。为了减少混凝土柱的截面和短柱，在目前的高层建筑中，其结构底部混凝土柱通常采用的是高强混凝土。但是，高强混凝土的脆性很大，延性比较差，防震能力尤其不佳。研究表明，在高强混凝土中加入适量钢纤维，能够极大提高高强混凝土柱的延性和抗震力。（4）在高层建筑桩基承台上的应用。高层建筑的桩基承台受力十分复杂，需要经受弯拉、冲切和剪切等多重作用，并且随着建筑层数的增加，单桩的承载力需要达到几百吨，桩基承台的厚度也不得不达到数米。因此，可以充分利用钢纤维混凝土的优势，有效的降低桩基承台的厚度。而且，钢纤维混凝土对于筏型基础冲切强度也有明显改善作用。
      2.钢纤维混凝土在桥梁施工中的应用。其应用主要体现在一下方面：（1）桥面铺装方面：在相同荷载条件下，铺装厚度明显减小，这样就降低了桥面铺装的自重荷载和材料用量；加强桥面铺装与伸缩缝的连接强度，钢纤维混凝土路面因其优良的韧性、较强的耐冲击性保证其与伸缩缝连接钢筋牢固粘接，使伸缩缝发生的变形、位移或翘曲都较小，提高了伸缩缝的使用寿命；在桥梁工程中，桥面铺装层应具有足够的延伸度、疲劳强度、耐久性等功能要求，因目前交通量、车辆荷重及车速的日趋增大，普通桥面铺装已难以适应这种趋势和要求，而钢纤维混凝土优良的抗裂、抗冲击、耐磨性能，保证了其功能性要求，加强了桥梁整体结构的安全性、可靠性和经济性；钢纤维混凝土桥面铺装层铺装施工工艺简便易行，省去了原铺装层的钢筋网片及加工安装等施工环节，既节约施工成本又可以克服由于钢筋网片施工质量差而引起的桥梁早期破坏。（2）钢筋混凝土桩方面：钢纤维混凝土一般应用在桩顶和桩尖部位， 以增强桩顶的抗冲击韧性，桩尖的穿透力有较大提高，增加桩尖入土能力，锤击次数减少，大大提高打击速度，以提高打击效率。（3）桥梁墩台等结构方面：在发生桥梁墩台及桥面板裂缝或表层剥落问题时，使用钢纤维混凝土，提高结构的整体性和抗震性要求。
      3.钢纤维混凝土在道路施工中的应用。钢纤维混凝土在道路施工方面也得到广泛使用，这主要得益于钢纤维混凝土路面抗冻抗热性能好、显著减少铺装的厚度、耐磨性能优越特点。例如：（1）钢纤维水泥砂浆或细石混凝土罩面修补；（2）新建复合式钢纤维混凝土路面：三层式复合路面是上下两层分别做成钢纤维混凝土层，中间为普通混凝土层，三层式复合路面在机械化铺设条件较高的地区使用较多；（3）碾压钢纤维混凝土路面：将钢纤维置于碾压混凝土中，从而使路面的强度和韧性增强，改善碾压混凝土的力学性能；（4）新建全截面钢纤维混凝土路面等等。
      钢纤维混凝土在土木工程中有着广泛的运用，特别是在很多工程中发挥着不可替代的重要作用，对于提高工程质量、减少工程支出、延长工程使用寿命等方面有着巨大经济意义和现实意义。科学研究者们应该继续发掘钢纤维混凝土的作用，扩大其使用范围，推动钢纤维混凝土技术继续向前进步，让钢纤维混凝土发挥更大的作用。

参考文献：
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(以上观点属个人观点，不作专业技术考虑，仅供参考)